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技术百科

航空复合材料的缺陷/ 损伤与修理容限

作者:孙雨辰 浏览:164 发表时间:2020-05-19 11:51:15 来源:航空制造网

  复合材料结构由于制造工艺的因素会产生缺陷,如空隙、分层、脱胶等;装配过程中,在外载作用下也会出现损伤,常见损伤有分层、脱胶、表面划伤、错钻孔、孔边损伤、冲击损伤、雷击损伤、战伤、裂纹、燃烧等。无论是先天生产缺陷还是后天机械损伤都会使飞机主承力结构受损、表面气动性能下降,从而导致结构使用寿命降低。


  在明确结构损伤或缺陷类型后,需根据受力状况及危及飞行安全的严重程度确定损伤容限和修理容限。结构的损伤容限是结构损伤从可检测门槛值到临界值之间的范围,用以界定受损结构在规定的使用期内是否有足够的剩余强度。而修理容限是结合修理工艺水平和经济因素确定结构要修与不要修、能修与不能修的界限。修理容限与损伤容限的关系如图1 所示。


  导致飞机复合材料层合板和蜂窝加芯结构产生损伤最主要的原因是冲击损伤,按照检查发现难易程度可分为勉强目视可检损伤(BVID)、目视可检损伤(VID)和目视易检损伤(EVID)。在航空维修领域内普遍认为飞机复合材料结构存在勉强目视可检损伤时,结构承载能力能够保持在1.5 倍限制载荷(1.5LL),假设此时目视检出的概率为0 ;当结构出现较大损伤,即出现目视易检损伤时仍能满足限制载荷(1.0LL)的要求,假设此时目视检出概率为1。据以上标准可以得到表1,冲击损伤与结构承载能力的关系。


  复合材料修理容限的定量确定实质上是确定缺陷和损伤的验收标准。当损伤较轻,剩余强度高于或等于缺陷和损伤的标准时,可以不修,此时标准为修理下限。波音公司以损伤后结构强度达到原来的60%~80% 为修理下限,修理下限***值为结构强度的80%,此时目视可检的概率为60% 以上,对应剩余强度为1.2LL, 符合工程实际。修理下限的最小值为结构强度的60%,这个指标仅仅适用于非承力结构,如翼身整流罩、雷达罩等,此时剩余强度为0.9LL。当缺陷或损伤过于严重,进行修理已经超出经济性、技术性可行范围,选择不进行维修而是更换结构,此时缺陷和损伤的标准为修理上限。



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